Detecting and Tracking Ego-Community Evolution in Dynamic Social Networks
Détection et suivi de l'évolution de communautés ego-centrées dans les réseaux sociaux dynamiques
Résumé
The development of online social media has created many opportunities to communicate, access, and share information from anywhere and at anytime. This kind of application such as Instagram, WhatsApp, Imo, Line, as well as Facebook affords plenty of possibilities for getting in touch with friends, colleagues, and relatives at every moment with real-time messages, photos, videos, etc.
Data collected from those applications integrate two parameters such as the time and the geographical position from which they were sent and/or received. Therefore, it is worthwhile to build a social graph based on these data where individuals are the vertices and their interactions the edges.
Alongside the growth of online social media, there is a rapid expansion of social network analysis (SNA), which is a process of exploring the graph in order to discover knowledge leading to informative decision-making. At the heart of the SNA topics that attract many scientists, we have the community detection. The mean reason is related to the fact that individuals tend to form a community in many
real-life situations.
Early works in community detection focused mainly on partitioning networks into several global communities before they target communities evolution over time. The main drawback of such approaches is the difficulty to obtain the entire network on which we may process a set of algorithms to track evolution. As a result, many researchers focused on detecting and tracking local dynamic communities. An extension of local communities is called “ego-communities”. Unlike local communities, ego-centered ones can be built based on a large neighborhood of the ego. They allow, among others, to better identify and track the network elements activities from some particular nodes. Moreover, the existing works on ego-communities are built based on the direct neighborhood of the ego ignoring the fact that indirect neighbors may have special impact on the structure. In addition, existing works did not take into account dynamic ego-communities. To overcome these weaknesses, we have proposed a
dynamic ego-community solution that works in three steps, namely :
1. create several snapshots of the dynamic network. Each snapshot represents the state of the dynamic network during a given period ;
2. propose and apply a static ego-community detection algorithm on each snapshot to discover ego-communities ;
3. get the structure of the detected ego-communities on two successive snapshots and check whether there are major changes. Depending on the nature of the change, the algorithm performs an interpretation corresponding to a characterization of the community evolution.
In order to validate our solution, we conducted a validation on three datasets. The results of experimentation showed the effectiveness of our solution and its benefits.
Le développement des réseaux sociaux en ligne a donné naissance à plusieurs opportunités permettant de communiquer, d'accéder et de partager de l'information de n'importe où et à n'importe quel moment. Par exemple, les applications sociales telles que Facebook, Viber, WhatsApp, Imo, Line, entre autres, permettent de faire connaissance avec des amis et de discuter avec eux via des photos, des vidéos ou encore par messagerie instantanée.
Les données collectées à partir de ces applications intègrent le temps et la position géographique à partir desquels les messages ont été envoyés et/ou reçus. De ce fait, il serait intéressant de construire à partir de ces données un graphe social dont les nœuds représentent les individus et les liens leur relations.
L'expansion des réseaux sociaux en ligne s'est accompagnée d'un développement remarquable de l'Analyse des Réseaux Sociaux (ARS), qui est un processus d'exploration de réseaux visant à identifier des caractéristiques et d'en exploiter les informations. La détection de communautés est l'une des thématiques principales de l'ARS qui attirent de plus en plus l'attention de nombreux chercheurs. Les premiers travaux relatifs à la détection de communautés se limitaient aux communautés statiques. Avec le temps, la dimension temporelle qui désigne l'évolution de communautés a été ajoutée pour pouvoir gérer l'aspect dynamique des réseaux sociaux actuels.
En effet, la majorité des travaux existants cherchent à partitionner un réseau en plusieurs communautés « globales » et suivre leur évolution au fil du temps. L'inconvénient principale de cette approche est qu'elle nécessite l'état global du réseau. Or, il est souvent difficile d'obtenir un réseau dynamique dans sa globalité. Une autre approche consiste à détecter les communautés « locales » qui sont construites à partir de certains nœuds spécifiques, appelés « nœuds d'intérêt ». Une extension de communautés locales est appelée « communautés ego-centrées » et constitue le contexte d'étude de cette thèse. En effet, contrairement aux communautés locales, celles ego-centrées sont construites sur la base d'un voisinage direct ou indirect du nœud d'intérêt. Ainsi, elles permettent, entre autres, de mieux comprendre les relations établies entre le nœud d'intérêt et ses voisins directs et indirects.
Même si la longueur du voisinage constitue un atout de communautés ego-centrées, les travaux existants se limitent encore au voisinage direct lors de la détection de communautés. De plus, les solutions existantes ne prennent pas en compte les communautés ego-centrées dynamiques. L'objectif de cette thèse est de pallier à ces manquements dans l'étude des communautés égo-centrées. Pour ce faire, nous avons proposé une solution de détection de communautés dynamiques qui fonctionne en trois étapes, à savoir :
1.Faire plusieurs captures du réseau dynamique à des instants précis. Chaque capture représente l'état du réseau dynamique au cours d'une période donnée ;
2.Proposer et appliquer un algorithme de détection de communautés statiques sur chaque capture en vue de découvrir des communautés égo-centrées ;
3.Prendre la structure d'une communauté égo-centrée sur deux instantanés successifs et vérifier s'il y a eu des changements majeurs. Pour interpréter la nature des changements possibles, nous avons défini des règles de correspondance. Ainsi, au fil du temps nous établissons la manière d'évolution des différentes communautés.
Nous avons implémenté notre solution avec une pile d'outils dédiés à l'ARS et nous avons utilisé trois jeux de données. Les résultats d'expérimentation ont montré la faisabilité de notre solution, ses gains et son efficacité.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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